(57)【要約】  マルチＬＥＤシステム（１）が開示され、マルチＬＥＤシステム（１）は、少なくとも２つのＥＳＤ保護構造（４，４´，４´´，４´´´）が一体化されたセラミック多層基板（２）を有し、また、マルチＬＥＤシステム（１）は、基板（２）上に設けられた少なくとも２つの発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）を有し、かつ発光ダイオード（４，４´，４´´，４´´´）の１つを夫々覆う少なくとも２つの被覆層（１８，１８´，１８´´，１８´´´）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのＥＳＤ保護構造（４，４´，４´´，４´´´）が一体化されたセラミック多層基板（２）と、前記基板（２）上に設けられた少なくとも２つの発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）と、前記発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）の各１つを覆う少なくとも２つの被覆層（１８，１８´，１８´´，１８´´´）とを有しているマルチＬＥＤシステム。
【請求項２】
前記被覆層（１８，１８´，１８´´，１８´´´）が光変換層として構成される請求項１に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項３】
第１被覆層（１８´，１８´´）が暖白光を生成するために構成され、第２被覆層（１８，１８´´´）が冷白光を生成するために構成される請求項２に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項４】
前記ＥＳＤ保護構造（４，４´，４´´，４´´´）は、夫々、セラミック層（３）と、このセラミック層間に設けられ電極層（５，５´，６，６´）とを有し、前記電極層はビア（７，７´，８，８´）を介して電気的に接続されている請求項１から３のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項５】
前記ＥＳＤ保護構造（４，４´，４´´，４´´´）がバリスタセラミックを有する請求項１から４のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項６】
前記発光ダイオード（１６，１６´）以外の他の電気部品が前記基板（２）上に設けられていない請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項７】
温度監視部品（２２）が前記基板（２）上に設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項８】
前記温度監視部品（２２）が前記発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）の間に設けられている請求項７に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項９】
２つの発光ダイオード（１６，１６´）を有する請求項１から８のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項１０】
４つの発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）を有する請求項１から８のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項１１】
第１外部端子（９，９´）および第２外部端子（１０，１０´）が各前記発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）の前記基板（２）の下側に設けられている請求項１から１０のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項１２】
前記電極層（５，５´，６，６´）が、ビア（７，７´，８，８´）を介して前記外部端子（９，９´，１０，１０´）と電気的に接続されている、請求項４の特徴を有する請求項１１に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項１３】
すべての外部端子（９，９´，１０，１０´）が１行に配置されている請求項１１または１２に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項１４】
前記外部端子（９，９´，１０，１０´）が複数行、複数列に配置されている請求項１１または１２に記載のマルチＬＥＤシステム。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載のマルチＬＥＤシステムを製造する方法であって、前記基板（２）を前記ＥＳＤ保護構造（４，４´，４´´，４´´´）とともに焼結するマルチＬＥＤシステムの製造方法。
【請求項１６】
発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）を、焼結された前記基板（２）の上側（１４）に設け、各前記発光ダイオード（１６，１６´，１６´´，１６´´´）を各前記被覆層（１８，１８´，１８´´，１８´´´）で覆う請求項１５に記載のマルチＬＥＤシステムの製造方法。
【請求項１７】
前記被覆層（１８，１８´，１８´´，１８´´´）の形成後に分画する請求項１６に記載のマルチＬＥＤシステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、フラッシュを作製するために実現されるマルチＬＥＤシステムに関する。このマルチＬＥＤシステムは、特に、スマートフォンやデジタルカメラなどのモバイルへの搭載に必要とされる。
【背景技術】
【０００２】
基板と、受動部品および２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）の実装品とからなるハイブリッド構造を有するマルチＬＥＤシステムが知られている。ＬＥＤは光変換層で覆われており、それにより、たとえば暖白光と冷白光との組合せが生成される。このことは、改善された照明とフラッシュ写真のより自然な色とを確実にする。
【０００３】
静電放電（ＥＳＤ，Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）からＬＥＤを保護するために、バリスタ機能を有する離散デバイスを利用することができるが、これらのデバイスはより大きな搭載サイズをもたらす。特許文献１は、ＬＥＤを実装することができる、バリスタ機能を有するチップを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２０１４１０１０９２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、改善された特性を有するマルチＬＥＤシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるマルチＬＥＤシステムは、少なくとも２つのＥＳＤ保護構造が一体化されたセラミック多層基板を有している。少なくとも２つの発光ダイオードが基板上に配置される。特に、一体化されたＥＳＤ保護構造が各発光ダイオードに存在する。さらに、マルチＬＥＤシステムは少なくとも２つの被覆層を有し、各被覆層が１つの発光ダイオードを覆う。
【０００７】
このようなマルチＬＥＤシステムは、複数のＬＥＤ、光学素子およびＥＳＤ保護構造の一体化を非常に小さなスペースで可能にする。特に、マルチＬＥＤシステムは、モバイルへの搭載においてフラッシュモジュールとして使用可能である。
【０００８】
一例として、被覆層は、保護層および／または光学活性層として例示される。特に、被覆層は、放射光の異なる特性を生成するために構成できる。ここで、これらの被覆層は光変換層とすることができる。一例として、１つの被覆層は暖白光を生成するために構成され、もう１つの被覆層は冷白光を生成するために構成される。加えて、または択一的に、被覆層はレンズ機能を有することもできる。
【０００９】
１つの実施形態では、発光ダイオード以外には基板上に他の電気部品は設けられない。このことは、マルチＬＥＤシステムの格別に良好な小型化を容易にする。
【００１０】
択一的に、１つまたは複数の他の電気部品が基板上に設けることが可能であり、たとえば、他の電気部品として温度監視部品が例示される。そのような電気部品はＬＥＤ間に配置可能である。
【００１１】
また、１つの実施形態では、マルチＬＥＤシステムは２つの発光ダイオードを有する。一例として、このマルチＬＥＤシステムはデュアルＬＥＤフラッシュモジュールである。他の実施形態では、マルチＬＥＤシステムはｎ×ｎ個の数の発光ダイオードを有する。ここで、ｎは１よりも大きい整数である。一例として、発光ダイオードは、ｎ行ｎ列で配置可能である。一例として、マルチＬＥＤシステムは４つの発光ダイオードを有する。
【００１２】
ＬＥＤはすべて１行で配置可能であり、択一的に、たとえば、ＬＥＤは、複数行複数列で配置可能でもある。
【００１３】
各発光ダイオードには、第１外部端子および第２外部端子を基板の下側に設けることができる。外部端子はすべて１行で配置可能である。択一的に、外部端子は複数行複数列で配置可能でもある。その結果、さらなる省スペース化が可能となる。
【００１４】
さらに、そのようなマルチＬＥＤシステムの製造方法が提供される。この製造方法によれば、基板が、一体化されたＥＳＤ保護構造とともに焼結される。さらに、製造ステップでは、発光ダイオードを焼結された基板の上側に設けることができる。各発光ダイオードが被覆層で覆われる。このようにして、特に、多数のマルチＬＥＤシステムに分画可能である多層基板を作製することができる。分画は、被覆層の形成後に実行可能である。
【００１５】
本明細書には１つの発明について複数の知見が記載されている。たとえ各特性が他の知見との文脈において詳細に説明されていなくとも、マルチＬＥＤシステムおよびその製造方法に関して開示されているすべての特性は、他の知見に関連している。
【００１６】
本発明の主題を模式的で典型的な実施形態に基づいて以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】マルチＬＥＤシステムの一実施形態の模式的断面図。
【図２】マルチＬＥＤシステムの一実施形態の上側の平面図。
【図３】マルチＬＥＤシステムの一実施形態の下側の平面図。
【図４】多数のマルチＬＥＤシステムを有する多層基板の上側の平面図。
【図５】マルチＬＥＤシステムの他の実施形態の模式的断面図。
【図６】マルチＬＥＤシステムの製造方法のフローチャート。
【図７】マルチＬＥＤシステムの製造方法のさらなるフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の図面において同一の符号は、異なる実施形態の機能的または構造的に対応する部分を言及している。
【００１９】
図１は、多層構造物として構成されている、基板２を有するマルチＬＥＤシステム１を示す。基板２は、互いに積層された多数のセラミック層３を有する。基板２には２つのＥＳＤ保護構造４，４´が一体化されている。ＥＳＤ保護構造はまた、ＥＳＤ保護部品として言及される。セラミックはバリスタセラミックであり、特に、たとえば、添加されたＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ２、またはＳｉＣである。一例として、添加物質は、アンチモン、ビスマス、および／またはプラセオジムを含む。
【００２０】
バリスタセラミックは、たとえば、２０Ｗ／ｍｋ以上の高い熱伝導性を有する。特に、熱伝導性は２２Ｗ／ｍｋであり得る。熱損失は、バリスタセラミックを通じて放散される。一例として、基板は、２００μｍ〜５００μｍの範囲内の厚みを有し、この厚みは、下側および上側１１，１２の金属被覆を除いたセラミックの厚みである。
【００２１】
ＥＳＤ保護構造４，４´は、夫々、セラミック層３、特に、セラミック層３の部分領域と、これらの間に設けられた第１電極層５，５´および第２電極層６，６´とから構成される。第１電極層５，５´は、第２電極層６，６´と互いに噛み合うものとして例示される。一例として、電極層５，５´，６，６´は１００％のＡｇから形成される。第１および第２電極層５，５´，６，６´は、第１ビアおよび第２ビア７，７´，８，８´により電気的に接続される。ビア７，７´，８，８´はスルーホールであり、特に、金属製のビアである。一例として、ビア７，７´，８，８´は１００％Ａｇから形成される。
【００２２】
ビア７，７´，８，  ８´は、基板２の下側１１に設けられた第１および第２外部端子９，９´，１０，１０´と電気的に接続されている。一例として、これらは導体パッドである。外部端子９，９´，１０，１０´はＡｇＮｉＡｕを含有できる。さらに、ビア７，７´，８，８´は、基板２の上側１４に設けられた第１および第２接続端子１２，１２´，１３，１３´と電気的に接続されている。
【００２３】
さらに、バリスタセラミックを保護するためのガラス層１５が上側１４上に設けられている。一例として、ガラス層１５はＴｉＯ２充填材料を有する。接続端子１２，１２´，１３，１３´はガラス層１５を挿通している。このようなガラス層はまた、下面１１上に存在していてよい。
【００２４】
２つのＬＥＤ１６，１６´が基板２上に設けられている。ＬＥＤ１６，１６´は、たとえばはんだ１７，１７´により接続端子１２，１２´，１３，１３´と電気的および機械的に接続される。はんだ材料にはＡｕＳｎを用いることができる。
【００２５】
一例として、ＬＥＤ１６，１６´はフリップチップ実装のために構成される。特に、ＬＥＤ１６，１６´は、夫々、下側に２つの接触面を有することができる。ＬＥＤ１６，１６´は、夫々、下側に第１接触面を、上側に第２接触面を有することもできる。第２接触面は、ワイヤ、特に金ワイヤによって基板２と接続することができる。ＬＥＤ１６，１６´は、ワイヤによって基板２と接触するのみであってもよい。ＬＥＤ１６，１６´は、夫々、被覆層１８，１８´によって覆われている。被覆層１８，１８´は、ＬＥＤ１６，１６´を保護するための保護層として、および／または光学活性層として構成できる。一例として、被覆層１８，１８´は、レンズおよび／または光変換層として構成できる。被覆層１８，１８´は異なる形態を有することができる。一例として、第１被覆層１８は、第１ＬＥＤ１６によって生成される光が冷白光特性を得るために構成され、第２被覆層１８´は、第２ＬＥＤ１６´によって生成される光が暖白光特性を得るために構成される。したがって、被覆層１８，１８´は、光スペクトルをシフトさせる役目を果たす。一例として、被覆層は、夫々、蛍光体層、特にシリコンマトリクスを有する蛍光体層として構成される。一例として、被覆層１８，１８´は赤色または黄色を有する。
【００２６】
さらにまた択一的に、被覆層１８，１８´はレンズ機能を有することもできる。この場合、被覆層１８，１８´は無色のもので構成される。
【００２７】
一例として、マルチＬＥＤシステム１は、フラッシュを生成するために使用される。１つの実施形態では、マルチＬＥＤシステム１は、ＬＥＤ１６，１６´以外には他の離散デバイスを基板２上に有さない。このことは、マルチＬＥＤシステム１の小型化を特に有利に可能とする。さらに、放射される光の光収量と均一性を改善できる。特に、さらに表面実装された構成部品による影や変色がない。
【００２８】
図２は、マルチＬＥＤシステム１の上側１４を示す平面図である。一例として、マルチＬＥＤシステム１は図１と同様に構成される。
【００２９】
ＬＥＤ１６，１６´は、夫々、被覆層１８，１８´により覆われている。被覆層１８，１８´はほぼ正方形の形状を有している。被覆層１８，１８´は、ガラス層１５の一部が露出するように、基板２の上側１４の全体にわたっては延びていない。
【００３０】
一例として、マルチＬＥＤシステム１は２×４ｍｍ２以下の大きさを有する。また、一例として、大きさは１×２ｍｍ２である。さらに、一例として、大きさは１．７×３．４ｍｍ２とすることもできる。その結果、マルチＬＥＤシステム１は、実質的に、従来システムよりも小さい大きさを有する。
【００３１】
図３は、マルチＬＥＤシステム１の下側１１を示す平面図であり、マルチＬＥＤシステムは、図２に示すマルチＬＥＤシステム１である。
【００３２】
基板２の下側１１はガラス層１９により覆われている。ガラス層１９は、上側１４に設けられたガラス層１５と同様に構成される（図２参照）。
【００３３】
マルチＬＥＤシステム１は、４つの外側端子９，９´，１０，１０´を有している。一例として、外部端子９，１０は、第１ＬＥＤ１６の接続のために構成され、図１に示すものと異なり、前後に配置されている。外部端子９´，１０´は、第２ＬＥＤ１６´を接続するために構成され、同様に前後に配置されている。したがって、外部端子９，９´，１０，１０´は複数の行と列で配置されている。このことは、スペース削減への要求とともに、良好な電気的な接続を容易にする。さらに、第１接続端子９，９´は、夫々、極性マーク２０，２０´を有している。
【００３４】
図４は、多数のマルチＬＥＤシステム１を有する多層基板２１の上側を示す平面図である。分画後、マルチＬＥＤシステム１は、夫々、たとえば、図１〜図３で説明したものとして構成される。
【００３５】
一例として、多層基板２１は３２５個のマルチＬＥＤシステム１を有している。一例として、多層基板２１は２インチ〜４インチの範囲内の直径を有している。一例として、多層基板２１は４．５×５４．５ｍｍ２の大きさを有している。
【００３６】
図５は、本発明の他のマルチＬＥＤシステム１を示す断面図である。図１に示すマルチＬＥＤシステム１とは異なり、マルチＬＥＤシステム１は４つのＬＥＤシステムであり、すなわち４つのＬＥＤ１６，１６´，１６´´，１６´´´が存在する。さらに、図１に示すマルチＬＥＤシステムとは異なり、温度監視部品２２が基板２上に設けられている。一例として、温度監視部品２２は、ＮＴＣサーミスタまたはＰＴＣサーミスタである。温度監視部品２２は、ビア２３，２４を介して基板２の下側１１に位置する接続端子２５，２６と電気的に接続されている。
【００３７】
基板２に一体化されたＥＳＤ保護構造４，４´，４´´，４´´´には、夫々、ＬＥＤ１６，１６´，１６´´，１６´´´が設けられている。各ＬＥＤ１６，１６´，１６´´，１６´´´は、被覆層１８，１８´，１８´´，１８´´´で覆われている。すべての被覆層１８，１８´，１８´´，１８´´´は異なる態様を有することができる。一例として、２つの被覆層１８，１８´´´及び２つの被覆層１８´，１８´´は、夫々、同一の特性を有するものとすることができる。即ち、中央に配置された２つの被覆層１８´，１８´´は同一の特性を有し、外側に設けられた２つの被覆層１８，１８´´´は同一の特性を有することができる。
【００３８】
図示したように、ＬＥＤ１６，１６´，１６´´，１６´´´は、互いに隣り合って配置することができる。択一的に、ＬＥＤ１６，１６´，１６´´，１６´´´は、２つのＬＥＤが互いに隣り合って配置され、２つのＬＥＤが互いに前後に配置されるように、長方形の角部に配置することができる。このように、ＬＥＤは複数行、複数列に配置することができる。したがって、接続端子は、図３と同様に配置可能である。
【００３９】
図６は、マルチＬＥＤシステムの製造方法のフローチャートを示す。一例として、得られるマルチＬＥＤシステムは、図１〜図５に示すものとして構成される。製造時には、たとえば、まず、図４に示す多層基板が得られ、引き続いて分画される。
【００４０】
本製造方法によれば、次の各ステップが連続して実行される。
−所定サイズにグリーンシートを裁断（ステップＡ；“Ｔａｐｅ  Ｃｕｔｔｉｎｇ”）、
−電極層を形成するために金属ペーストを用いたグリーンシートの印刷（ステップＢ；“Ｓｈｅｅｔ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ”）、
−印刷されたシートの積層（ステップＣ；“Ｓｈｅｅｔ  Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ”）、
−ビア形成のためにシート積層物をレーザにより穿孔（ステップＤ；“Ｖｉａ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｌａｓｅｒ”）、
−金属ペーストを孔に充填（ステップＥ；“Ｖｉａ  Ｆｉｌｌｉｎｇ”）、
−静水圧プレス成形（ステップＦ；“Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ”）、
−所定サイズに積層物を切断（ステップＧ；“Ｓｔａｃｋ  Ｃｕｔｔｉｎｇ”）、
−積層物の焼結（ステップＨ；“Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ”）、
−基板の上下側の印刷による外部端子および接続端子の作製（ステップＩ１；“Ｍｅｔａｌ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｔｏｐ  ＆  Ｂｏｔｔｏｍ”）、
−焼成（ステップＪ１；“Ｆｉｒｉｎｇ”）、
−上下側へのガラスペーストの印刷（ステップＫ１；“Ｇｌａｓｓ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｔｏｐ  ＆  Ｂｏｔｔｏｍ”）、
−めっき（ステップＬ１；“Ｐｌａｔｉｎｇ”）、
−ＬＥＤ搭載（ステップＭ１；“ＬＥＤ  Ｍｏｕｎｔｉｎｇ”）、
−ＡｕＳｎはんだ材料を用いたＬＥＤのはんだ付け（ステップＮ１；“ＡｕＳｎ  Ｒｅｆｌｏｗ  Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ”）、
−レンズとして機能する被覆層の形成（ステップＯ；“Ｌｅｎｓｅ  Ａｔｔａｃｈ  ＋  Ｃｕｒｉｎｇ”）、
−分画化（ステップＰ；“Ｄｉｃｉｎｇ”）。
【００４１】
図７は、マルチＬＥＤシステムの他の製造方法を示すフローチャートである。基板の焼結（ステップＨ）までのフローチャート左側にリストされた製造ステップは、基板の焼結（ステップＨ）まで、図６に示す製造ステップに相当する。
【００４２】
引き続いて、以下の製造ステップが、端子と離散部品を形成するために実行される。
−フォトレジストの塗布および形成（ステップＩ２；“Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ”）、
−フォトレジストの焼成（ステップＪ２；“Ｂａｋｉｎｇ”）、
−金属層上へのスパッタリング（ステップＫ２；“Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ”）、
−化学的除去（ステップＬ２；“Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｌｉｆｔ−Ｏｆｆ”）、
−ＬＥＤと温度監視部品の装着（ステップＭ２；“ＬＥＤ  ａｎｄ  ＮＴＣ  Ｍｏｕｎｔｉｎｇ”）、
−ＡｕＳｎによる共晶接合（ステップＮ２；“ＡｕＳｎ  Ｅｕｔｅｃｔｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ”）、
−レンズとして機能する被覆層の形成（ステップＯ；“Ｌｅｎｓｅ  Ａｔｔａｃｈ  ＋  Ｃｕｒｉｎｇ”）、
−分画化（ステップＰ；“Ｄｉｃｉｎｇ”）。
【００４３】
ここに記載した本発明の主題は、個々の特別な実施形態に限定されない。むしろ、個々の実施形態の特徴は、技術的に有利であるならば互いに組合せ可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  マルチＬＥＤシステム
２  基板
３  セラミック層
４  第１ＥＳＤ保護構造
４´  第２ＥＳＤ保護構造
４´´  第３ＥＳＤ保護構造
４´´´  第４ＥＳＤ保護構造
５  第１電極層
５´  第１電極層
６  第２電極層
６´  第２電極層
７  第１ビア
７´  第１ビア
８  第２ビア
８´  第２ビア
９  第１外部端子
９´  第１外部端子
１０  第２外部端子
１０´  第２外部端子
１１  下側
１２  第１接続端子
１２´  第１接続端子
１３  第２接続端子
１３´  第２接続端子
１４  上側
１５  ガラス層
１６  第１ＬＥＤ
１６´  第２ＬＥＤ
１６´´  第３ＬＥＤ
１６´´´  第４ＬＥＤ
１７  はんだ
１７´  はんだ
１８  第１被覆層
１８´  第２被覆層
１８´´  第３被覆層
１８´´´  第４被覆層
１９  ガラス層
２０  極性マーク
２０´  極性マーク
２１  多層基板
２２  温度監視部品
２３  第１ビア
２４  第２ビア
２５  第１接続端子
２６  第２接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2019510377.tif 000011
2019510377.tif 000012
2019510377.tif 000013
2019510377.tif 000014
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